[發(fā)明專利]雙面拋光半導(dǎo)體晶片的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010144726.4
• 申請(qǐng)日: 2010-03-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101927447A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·施萬(wàn)德納
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 硅電子股份公司
• 主分類(lèi)號(hào): B24B29/02
• 分類(lèi)號(hào): B24B29/02;H01L21/304
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 過(guò)曉東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雙面拋光半導(dǎo)體晶片的方法。

特別是，本發(fā)明用于雙面拋光下一代硅片，主要是直徑為450mm的晶片。目前，在電子工業(yè)中主要將直徑為300mm的拋光硅片或外延涂覆硅片用于最苛求的應(yīng)用。襯底直徑為450mm的硅片尚在發(fā)展中。

背景技術(shù)

電子工業(yè)需要更大的襯底用于生產(chǎn)它們的元件，不管是微處理器或者是存儲(chǔ)器片，其原因是它們巨大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)前景。在半導(dǎo)體工業(yè)中，長(zhǎng)期以來(lái)人們習(xí)慣將注意力放在可利用的襯底面積上，或者換句話說(shuō)考慮在一個(gè)襯底上能容納多少個(gè)元件即邏輯芯片或存儲(chǔ)器芯片。這與元件生產(chǎn)商的多個(gè)工藝步驟都是針對(duì)整個(gè)襯底的事實(shí)有關(guān)，但是也有一些單獨(dú)的步驟用于對(duì)襯底進(jìn)行結(jié)構(gòu)化，也就是產(chǎn)生元件結(jié)構(gòu)，隨后得到單獨(dú)的芯片，因此這兩組工藝步驟的生產(chǎn)成本都是尤其由襯底尺寸決定的。襯底尺寸在很大程度上影響每個(gè)元件的生產(chǎn)成本，因此具有很大的經(jīng)濟(jì)重要性。

然而，增加襯底尺寸帶來(lái)很大的，有時(shí)是全新的迄今未知的技術(shù)問(wèn)題。最后所有的工藝步驟，不管在性質(zhì)上是純機(jī)械(用鋸切割、研磨、磨光)、化學(xué)(蝕刻、清洗)或化學(xué)-物理(拋光)以及熱過(guò)程(外延生長(zhǎng)、退火)，都需要襯底的改變，在使用的機(jī)器和系統(tǒng)(設(shè)備)上也要部分改變。

本發(fā)明致力于拋光半導(dǎo)體晶片，當(dāng)將晶片用于生產(chǎn)存儲(chǔ)器片時(shí)，將其作為最后的關(guān)鍵工藝步驟，或者當(dāng)將晶片用作所謂的外延片用于生產(chǎn)現(xiàn)代微處理器時(shí)，原則上將其作為晶片外延生長(zhǎng)之前的倒數(shù)第二個(gè)關(guān)鍵工藝步驟。

在制造半導(dǎo)體晶片中，在距離晶片邊緣小于或等于2mm處的區(qū)域中獲得足夠好的邊緣幾何結(jié)構(gòu)和獲得納米拓?fù)涫翘貏e關(guān)鍵的。

基于面積為2mm*2mm的正方形測(cè)量窗口，納米拓?fù)渫ǔ１硎緸楦叨茸兞縋V(＝“波峰比波谷”)。

術(shù)語(yǔ)“納米拓?fù)洹庇蒘EMI(國(guó)際半導(dǎo)體設(shè)備和材料協(xié)會(huì))定義為整個(gè)晶片正面在0.2-20mm的空間波長(zhǎng)范圍(橫向相關(guān)長(zhǎng)度)中和“質(zhì)量保證區(qū)”(FQA，在產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中規(guī)定的性能必須得到滿足的表面區(qū)域)內(nèi)的平面化偏差。納米拓?fù)渫ㄟ^(guò)全面掃描整個(gè)晶片表面來(lái)測(cè)量，測(cè)量不同大小的區(qū)域并且有重疊。在這些測(cè)量區(qū)域中的任何一個(gè)表面高度變量(峰比谷)都不允許超過(guò)整個(gè)晶片所要求的最大值。測(cè)量區(qū)域的大小根據(jù)說(shuō)明書(shū)來(lái)限定，例如在2*2mm²、5*5mm²和10*10mm²上。

通常半導(dǎo)體晶片的最終納米拓?fù)涫峭ㄟ^(guò)拋光工藝產(chǎn)生的。為了提高半導(dǎo)體晶片的平面性，同時(shí)拋光半導(dǎo)體晶片的正面和背面的設(shè)備和方法已經(jīng)出現(xiàn)，并且在進(jìn)一步發(fā)展中。

例如在US3691694中描述了所謂的雙面拋光(DSP)。根據(jù)EP208315B1中描述的雙面拋光的一個(gè)實(shí)施方案，具有合適尺寸的凹口的金屬或塑料“載板”或“模板”中的晶片在由機(jī)器和工藝參數(shù)預(yù)定的路線上在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)的拋光板之間移動(dòng)，并從而被拋光，所述拋光板覆蓋有存在拋光溶膠的拋光墊。

如例如DE10004578C1中所描述的，雙面拋光步驟通常是用硬度為60-90(Shore?A)的均質(zhì)多孔聚合物泡沫墊來(lái)進(jìn)行的。在這里公開(kāi)的是粘附在上拋光板的拋光墊布滿通道網(wǎng)絡(luò)，而粘附在下拋光板的拋光墊具有光滑表面，沒(méi)有這樣的紋理。這種措施一方面是為了保證在拋光過(guò)程中所使用的拋光劑的均勻分布，另一方面防止在完成拋光后抬起上拋光板時(shí)半導(dǎo)體晶片粘在上拋光墊上。

為了進(jìn)行雙面拋光，將半導(dǎo)體晶片放在載板的凹口中，使得半導(dǎo)體晶片的背面位于下拋光板上。

除了DSP之外，為了消除缺陷和降低表面粗糙度，現(xiàn)有技術(shù)中所謂的CMP也是必須的。在CMP中，使用比DSP中柔軟的拋光墊。而且，通過(guò)CMP僅拋光半導(dǎo)體晶片的一面，也就是隨后欲將元件生產(chǎn)其上的面?，F(xiàn)有技術(shù)也稱為精整拋光(finish?polishing)。CMP方法在例如US2002-0077039和US2008-0305722中有公開(kāi)。

WO99/55491?A1描述了一種兩階段拋光方法，第一FAP(“固著磨料拋光”)拋光步驟使用磨料固定在其中的拋光板，隨后是第二CMP(“化學(xué)機(jī)械拋光”)拋光步驟。在CMP中(如在DSP中)，與FAP拋光相比，拋光墊中不含固著的磨料物質(zhì)。這里，如在DSP步驟中，懸浮液形式的磨料物質(zhì)加入到硅片和拋光墊之間。這樣的兩階段拋光方法特別用于消除FAP步驟在襯底拋光的表面上留下的刮痕。